JP4999639B2 - Uninterruptible power system - Google Patents
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Description
本発明は、商用交流電源から負荷に供給される商用交流電力の電圧が一時的に低下した場合、或いは一時的に停電が発生した場合に、代わりに負荷に交流電力を供給する瞬時電圧低下保護装置などの無停電電源装置に関する。 The present invention provides instantaneous voltage drop protection for supplying AC power to a load instead when the voltage of commercial AC power supplied from a commercial AC power source to the load temporarily decreases or when a power failure occurs temporarily. The present invention relates to an uninterruptible power supply such as a device.
従来より、100V又は200Vの商用交流電源から負荷に供給される商用交流電力の電圧が短時間低下した場合や短時間遮断された場合に、これに代えて交流電力を負荷に供給する瞬時電圧低下保護装置が広く利用されている。例えば特許文献1に記載の瞬時電圧低下保護装置では、昇圧トランスとダイオード整流器から成る補充電回路と、交流/直流の相互変換を行うインバータ部とを備え、商用交流電源からの交流電力が正常に供給されている状態で、まずインバータ部により電解コンデンサの充電電圧が或る程度に上昇するまで充電を行い、それ以降は補充電回路により電解コンデンサの漏れ電流に対応する電圧降下分を補充する。そして、商用交流電源からの商用交流電力の電圧が瞬時低下を起こすと、サイリスタにより商用交流電源を負荷から切り離し、電解コンデンサに蓄えていた電気エネルギーをインバータ部で交流電力に変換して負荷に供給する。 Conventionally, when the voltage of commercial AC power supplied to the load from a 100V or 200V commercial AC power supply is reduced for a short time or when it is interrupted for a short time, the instantaneous voltage drop that supplies AC power to the load instead Protection devices are widely used. For example, the instantaneous voltage drop protection device described in Patent Document 1 includes an auxiliary charging circuit including a step-up transformer and a diode rectifier, and an inverter unit that performs AC / DC mutual conversion, so that AC power from a commercial AC power supply is normal. In the supplied state, charging is first performed until the charging voltage of the electrolytic capacitor rises to some extent by the inverter unit, and thereafter, the voltage drop corresponding to the leakage current of the electrolytic capacitor is supplemented by the auxiliary charging circuit. When the voltage of commercial AC power from the commercial AC power supply drops instantaneously, the commercial AC power supply is disconnected from the load by a thyristor, and the electric energy stored in the electrolytic capacitor is converted to AC power by the inverter and supplied to the load. To do.
上記従来の瞬時電圧低下保護装置では、商用交流電源から供給される商用交流電力の開閉とインバータ部から供給される補償交流電力の開閉とにそれぞれサイリスタ、つまりは半導体交流スイッチが利用されている。このように電力の開閉に半導体交流スイッチを利用する利点は、オン・オフの切替速度が速いために、負荷に供給される電力が遮断される時間を短くできることである。その反面、半導体交流スイッチはオン(導通)時にもその素子内部で電圧降下があるため、該素子での電力の損失が生じるという欠点がある。特に大きな負荷電流を供給する場合にはこの電力損失は無視できず、無駄な電力消費が増加するのみならず、放熱対策にも大きなコストが掛かるようになる。もちろん、半導体交流スイッチは後述のリレーに比べて、それ自体がかなり高価であるという問題もある。 In the conventional instantaneous voltage drop protection device, a thyristor, that is, a semiconductor AC switch is used to open and close the commercial AC power supplied from the commercial AC power supply and to open and close the compensated AC power supplied from the inverter unit. The advantage of using the semiconductor AC switch for opening and closing power in this way is that the time during which the power supplied to the load is cut off can be shortened because the on / off switching speed is fast. On the other hand, since the semiconductor AC switch has a voltage drop inside the element even when it is turned on (conductive), there is a disadvantage that power loss occurs in the element. In particular, when a large load current is supplied, this power loss cannot be ignored, and not only wasteful power consumption increases, but also a large cost for heat dissipation measures. Of course, the semiconductor AC switch has a problem that it is considerably more expensive than the relay described later.
一方、上記のような瞬時電圧低下保護装置において、半導体交流スイッチの代わりに電磁式のリレーを用いて商用交流電源からの商用交流電力とインバータ部からの補償交流電力との切替えを行う構成のものも知られている。電磁式のリレーの場合にはオン時の電圧降下が生じないため電力損失の問題はない。また、その素子自体の価格は半導体交流スイッチに比べて格段に安い。しかしながら、電磁式のリレーでは、半導体交流スイッチのような高速の切替えは困難である。 On the other hand, the instantaneous voltage drop protection device as described above is configured to switch between commercial AC power from the commercial AC power source and compensated AC power from the inverter using an electromagnetic relay instead of the semiconductor AC switch. Is also known. In the case of an electromagnetic relay, there is no problem of power loss because no voltage drop occurs when the relay is on. The price of the element itself is much cheaper than that of a semiconductor AC switch. However, with an electromagnetic relay, it is difficult to perform high-speed switching like a semiconductor AC switch.
具体的に説明すると、例えば一般的なシングル・ステイブル型のリレーは、励磁コイルに通電されない状態では復帰ばねの付勢力により可動片が一方の接点に接触する状態に保持され、励磁コイルに通電されるとその磁力により可動片が他方の接点に接触するように移動する。こうしたリレーが瞬時電圧低下保護装置に利用される場合、通常、励磁コイルが非通電状態であるときに商用交流電力が負荷に供給され、励磁コイルが通電状態になると補償交流電力が負荷に供給される接続となるように、リレーが給電線路上に介挿される。こうしたリレーは一般的に、励磁コイルへの通電開始時における接点の切替えよりも励磁コイルへの通電遮断時における接点の切替えのほうが長い切替時間を要する。例えば、本願発明者らが使用しているリレーでは、前者は4m秒程度であるのに対し、後者はその約2倍の8m秒程度と、切替えに時間を要する。 Specifically, for example, in a general single-stable relay, when the excitation coil is not energized, the movable piece is held in contact with one contact by the urging force of the return spring, and the excitation coil is energized. Then, the movable piece moves so as to contact the other contact by the magnetic force. When such a relay is used for an instantaneous voltage drop protection device, normally, commercial AC power is supplied to the load when the exciting coil is in a non-energized state, and compensated AC power is supplied to the load when the exciting coil is in an energized state. The relay is inserted on the feed line so that the connection is established. In general, such a relay requires a longer switching time for switching the contact when the energization of the exciting coil is interrupted than when switching the contact when starting energizing the exciting coil. For example, in the relay used by the inventors of the present application, the former is about 4 msec, while the latter is about twice that of 8 msec.
電磁式のリレーを採用した従来の瞬時電圧低下保護装置では、こうした接点の切替えの期間中には負荷に供給される電力が途切れることになる。こうした電力の瞬断に対する耐性は負荷によって異なるが、一般的に言うと、瞬低等の発生時に4m秒程度電力が途切れることは或る程度許容されるものの、瞬低等からの復帰時、つまり商用交流電力が既に供給されているときに約8m秒もの間、電力が途切れることは許容されないことが多い。 In the conventional instantaneous voltage drop protection device that employs an electromagnetic relay, the power supplied to the load is interrupted during the switching of the contacts. The tolerance for such a momentary power interruption varies depending on the load. Generally speaking, it is allowed to interrupt power for about 4 milliseconds at the time of occurrence of a momentary drop or the like. It is often unacceptable for power to be interrupted for about 8 milliseconds when commercial AC power is already supplied.
本発明はこうした課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、電力損失をなくすために接点の切替え速度の遅い電磁式のリレーを用いた場合でも、出力端に接続された負荷に供給する電力の瞬断時間を短縮することができる、瞬時電圧低下保護装置を含む無停電電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems, and the purpose of the present invention is to connect to the output end even when an electromagnetic relay with a slow contact switching speed is used to eliminate power loss. An object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply including an instantaneous voltage drop protection device capable of reducing the instantaneous interruption time of power supplied to a load.
上記課題を解決するために成された本発明は、商用交流電源から商用交流電力が供給されるときに充電手段に電気エネルギーを蓄えるとともに前記商用交流電力を負荷に出力し、前記商用交流電源による電圧が一時的に低下したときに前記充電手段に蓄えた電気エネルギーを直流/交流変換して前記商用交流電力に代えて補償交流電力として負荷に出力する無停電電源装置において、
a)励磁コイルが非通電状態であるときに前記商用交流電力が供給される商用交流電力供給線路と前記負荷へ電力を出力する負荷線路とを接続し、前記励磁コイルが通電状態であるときに前記補償交流電力が供給される補償交流電力供給線路と前記負荷線路とを接続するように接点を切り替える第1の電磁式リレーと、
b)前記補償交流電力供給線路と前記負荷線路とを接続する又は非接続とするように接点の開閉を行う第2の電磁式リレーと、
c)前記商用交流電源による電圧が低下した状態において、前記第1の電磁式リレーにより前記補償交流電力供給線路と前記負荷線路とが接続されるとともに前記第2の電磁式リレーが閉成された状態であるときに、前記商用交流電源による電圧の回復を検知すると、まず前記第1の電磁式リレーによる接点の切替えを行うように該リレーの励磁コイルへの通電を停止し、それから既定の時間が経過した後に前記第2の電磁式リレーを開成させるように、前記第1及び第2の電磁式リレーの動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
The present invention, which has been made to solve the above problems, stores electric energy in a charging means when commercial AC power is supplied from a commercial AC power source and outputs the commercial AC power to a load. In the uninterruptible power supply that outputs to the load as compensated AC power instead of the commercial AC power by converting the electric energy stored in the charging means into DC / AC when the voltage temporarily decreases,
a) connecting a commercial AC power supply line to which the commercial AC power is supplied when the excitation coil is in a non-energized state and a load line for outputting power to the load, and when the excitation coil is in an energized state A first electromagnetic relay that switches contacts so as to connect the compensated AC power supply line to which the compensated AC power is supplied and the load line;
b) a second electromagnetic relay that opens and closes a contact so as to connect or disconnect the compensation AC power supply line and the load line;
c) The compensation electromagnetic power supply line and the load line are connected by the first electromagnetic relay and the second electromagnetic relay is closed in a state where the voltage by the commercial AC power supply is reduced. When the voltage recovery by the commercial AC power supply is detected in the state, the energization to the exciting coil of the relay is first stopped so as to switch the contact by the first electromagnetic relay, and then the predetermined time Control means for controlling the operation of the first and second electromagnetic relays so that the second electromagnetic relay is opened after elapse of
It is characterized by having.
ここで、上記既定の時間は、第1の電磁式リレーにあって、その励磁コイルに通電がなされている状態で通電が停止されたとき、その通電停止時点から前記商用交流電力供給線路と前記負荷線路とが導通するように接点の切替えが完了するまでの切替時間の長さに応じて予め設定される。なお、閉成状態にある第2の電磁式リレーに対し開成するように指令を与えて、その第2の電磁式リレーの励磁コイルへの通電を停止した時点から、実際に接点が開成するまでの応答遅れ時間も考慮して上記既定の時間を決めることが好ましい。 Here, the predetermined time is in the first electromagnetic relay, and when the energization is stopped while the excitation coil is energized, the commercial AC power supply line and the It is set in advance according to the length of the switching time until the switching of the contact is completed so that the load line becomes conductive. From the time when the second electromagnetic relay in the closed state is instructed to open and the energization of the exciting coil of the second electromagnetic relay is stopped, the contact is actually opened. The predetermined time is preferably determined in consideration of the response delay time.
具体的には、既定の時間をt、第1の電磁式リレーの上記切替時間をt1、第2の電磁式リレーの上記応答遅れ時間をt2としたとき、t+t2<t1の条件の下に、できるだけ大きなtとするのが好ましい。 Specifically, assuming that the predetermined time is t, the switching time of the first electromagnetic relay is t1, and the response delay time of the second electromagnetic relay is t2, under the condition of t + t2 <t1, It is preferable to set t as large as possible.
本発明に係る無停電電源装置では、商用交流電源の電圧低下や短時間の停電などの際には、第1の電磁式リレーは補償交流電力線路と負荷線路とが接続されるように接点が切り替わった状態であり、第2の電磁式リレーは補償交流電力線路と負荷線路とが接続されるように閉成された状態にある。この状態において、充電手段に蓄えられた電気エネルギーを例えばインバータ回路などにより直流/交流変換した補償交流電力が、負荷線路を通して負荷に供給される。 In the uninterruptible power supply according to the present invention, the first electromagnetic relay has a contact so that the compensating AC power line and the load line are connected in the event of a voltage drop of the commercial AC power supply or a short-time power failure. In this state, the second electromagnetic relay is closed so that the compensating AC power line and the load line are connected. In this state, compensated AC power obtained by DC / AC conversion of the electrical energy stored in the charging means by, for example, an inverter circuit is supplied to the load through the load line.
商用交流電源の電圧が回復すると、この電圧の回復を検知した制御手段は、まず第1の電磁式リレーによる接点の切替えを行うように該リレーの励磁コイルへの通電を停止する。これにより、第1の電磁式リレーの可動片が作動し始め、負荷線路と補償交流電力供給線路との接続が切断されるが、未だ負荷線路と商用交流電力供給線路とが接続される状態にまでは至らない。即ち、接点の切替え中の期間が存在する。その間、商用交流電力と補償交流電力とのいずれも第1の電磁式リレーを通して負荷線路に供給されないが、このとき第2の電磁式リレーは閉成されているため、この第2の電磁式リレーを通して補償交流電力が負荷線路へと供給され、負荷へは電力が供給され続けることになる。 When the voltage of the commercial AC power supply recovers, the control means that detects the recovery of the voltage first stops energization of the exciting coil of the relay so as to switch the contact by the first electromagnetic relay. As a result, the movable piece of the first electromagnetic relay starts to operate, and the connection between the load line and the compensation AC power supply line is disconnected, but the load line and the commercial AC power supply line are still connected. It does not reach. That is, there is a period during switching of the contacts. During that time, neither commercial AC power nor compensation AC power is supplied to the load line through the first electromagnetic relay, but since the second electromagnetic relay is closed at this time, the second electromagnetic relay Through this, compensated AC power is supplied to the load line, and power is continuously supplied to the load.
制御手段は、第1の電磁式リレーの励磁コイルへの通電停止時点から既定の時間が経た時点で第2の電磁式リレーを開成させる。これにより、第2の電磁式リレーを通しての負荷線路への補償交流電力の供給もなくなり、負荷への電力供給は一時的に途切れるが、その時点では第1の電磁式リレーにおいて負荷線路と商用交流電力供給線路とが接続される寸前の状態にある。したがって、その直後に第1の電磁式リレーにおいて負荷線路と商用交流電力供給線路とが接続され、第1の電磁式リレーを通して商用交流電力が負荷に供給され始める。 The control means opens the second electromagnetic relay when a predetermined time has elapsed from the time when the energization of the exciting coil of the first electromagnetic relay is stopped. As a result, there is no supply of compensated AC power to the load line through the second electromagnetic relay, and the power supply to the load is temporarily interrupted. At that time, the load line and commercial AC are used in the first electromagnetic relay. The power supply line is on the verge of being connected. Therefore, immediately after that, the load line and the commercial AC power supply line are connected in the first electromagnetic relay, and the commercial AC power starts to be supplied to the load through the first electromagnetic relay.
このように本発明に係る無停電電源装置によれば、第1の電磁式リレーの接点の切替えに時間が掛かっても、その切替え中の期間の多くの範囲において、第2の電磁式リレーを通して必要な電力を負荷に供給することができる。これにより、負荷に供給する電力が途切れる期間を短縮することができる。したがって、負荷への電力供給の瞬断時間を短く抑えつつ、導通時に電圧降下が殆ど生じない電磁式リレーを電力供給の切替えに使用し、電力損失の抑制とコスト削減とを図ることができる。 As described above, according to the uninterruptible power supply according to the present invention, even if it takes time to switch the contact of the first electromagnetic relay, the second electromagnetic relay is used in many ranges during the switching. Necessary power can be supplied to the load. Thereby, the period when the electric power supplied to load is interrupted can be shortened. Therefore, it is possible to suppress power loss and reduce costs by using an electromagnetic relay that hardly causes a voltage drop at the time of conduction while switching the power supply while keeping the instantaneous power supply interruption time to the load short.
本発明に係る無停電電源装置の一実施例である瞬時電圧低下保護装置について、図1〜図3により説明する。図1は本実施例による瞬時電圧低下保護装置の概略ブロック構成図である。 An instantaneous voltage drop protection device that is an embodiment of the uninterruptible power supply according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic block diagram of an instantaneous voltage drop protection device according to this embodiment.
この瞬時電圧低下保護装置は、100V又は200Vの商用交流電源1から負荷40に供給される交流電力の電圧が一時的(例えば最大で1秒程度)に低下したときでも、これを保護するものである。図1において、外部の商用交流電源1から商用交流電力が供給される商用交流電力供給線路2は電磁式リレーである第1リレー3のb端子に接続され、負荷40に至る負荷線路4は第1リレー3のc端子に接続されている。また、第1リレー3のa端子に接続された補償交流電力供給線路5はインダクタンスとコンデンサとから成るフィルタ11を介して複数のスイッチング素子を含むインバータ部7に接続されている。
This instantaneous voltage drop protection device protects even when the voltage of the AC power supplied to the
補償交流電力供給線路5と負荷線路4とは、抵抗器12と電磁式リレーである第2リレー13との並列回路を介しても接続されている。インバータ部7には電解コンデンサ9を含む蓄電部8が接続され、インバータ部7は、正常時に抵抗器12を通して与えられる商用交流電力を直流に変換して電解コンデンサ9を充電する機能と、逆に電解コンデンサ9に保持されている電気エネルギーを直流/交流変換する機能とを併せ持つ。
The compensating AC
また、同じく蓄電部8の電解コンデンサ9を充電するために、トランス14、トランス14の1次側巻線に直列接続された双方向サイリスタ15、トランス14の2次側巻線に接続された整流用ダイオード16、コンデンサ17、抵抗器18などを含む補充電部10を備える。電解コンデンサ9はインバータ部7と補充電部10とのいずれからでも充電が可能となっている。補充電部10の双方向サイリスタ15は補充電駆動部22により与えられる駆動信号によりオン/オフが制御される。また、インバータ部7の各スイッチング素子はインバータ駆動部24により与えられる駆動信号によりオン/オフが制御される。
Similarly, in order to charge the electrolytic capacitor 9 of the
入力電圧検出部21は商用交流電力供給線路2上の電圧の振幅(ピーク値又は実効値)を監視し、その振幅値を制御部20に与える。充電電圧検出部23は電解コンデンサ9に保持された充電電圧を検出し、その電圧値を制御部20に入力する。出力電圧検出部26は負荷線路4上の電圧を検出し、その電圧の振幅(ピーク値又は実効値)を制御部20に入力する。また、負荷40に供給される負荷電流は負荷線路4上に設けられた電流トランス6及び負荷電流検出部27で検出され、その電流値が制御部20に入力される。制御部20はCPU、RAM、ROMなどを中心に構成され、予め格納された制御プログラムに従って後述する各種制御や処理を実行する。
The input
第1リレー3は、b端子とc端子とを接続したb−c接続状態とa端子とc端子とを接続したa−c接続状態との2つを切り替える、シングル・ステイブル型の電磁リレーである。詳しくは、図3に示すように、一端がc端子に固定的に接続された導電性の可動片30が復帰ばね31の付勢力により牽引され、その他端の可動端がb端子に接触するようになっている。そして、励磁コイル32に通電が行われると、励磁コイル32の磁力により可動片30が復帰ばね31の付勢力に抗して引かれ、可動端がa端子に接触する。したがって、b−c接続状態→a−c接続状態の切替えは励磁コイル32への通電による磁力の作用により行われ、逆に、a−c接続状態→b−c接続状態の切替えは励磁コイル32による磁力がない状態での復帰ばね31の付勢力により行われる。
The first relay 3 is a single-stable electromagnetic relay that switches between a bc connection state in which the b terminal and the c terminal are connected and an ac connection state in which the a terminal and the c terminal are connected. is there. Specifically, as shown in FIG. 3, the conductive
一方、第2リレー13は、図3に記載の電磁式のリレーにおいて、b端子が開放状態で、a端子に負荷線路4が、c端子に補償交流電力供給線路5が接続されていると考えればよい。この第1及び第2リレー3、13の切替動作は、切替駆動部25から供給される駆動電流により制御される。
On the other hand, the
次に、本実施例の瞬時電圧低下保護装置における電力の補償動作について、図2により説明する。図2において(a)〜(d)は本実施例の瞬時電圧低下保護装置における要部の概略タイミング図であり、(e)のみが従来の(つまり本実施例における第2リレー13が設けられていない場合の)瞬時電圧低下保護装置における概略タイミング図である。
Next, the power compensation operation in the instantaneous voltage drop protection device of this embodiment will be described with reference to FIG. 2, (a) to (d) are schematic timing diagrams of the main part of the instantaneous voltage drop protection device of this embodiment, and only (e) is a conventional one (that is, the
制御部20は所定時間間隔で入力電圧検出部21により商用交流電力の電圧値を計測し、その計測値が予め定めた正常値の範囲であるか正常であるか否かを判定する。正常である場合には、切替駆動部25から駆動電流を出力しないので、第1リレー3はb−c接続状態、第2リレー13は開成状態となっている。これにより、商用交流電力が負荷線路4から負荷40に供給される。また、このとき抵抗器12を介してインバータ部7に商用交流電力が供給されるから、この商用交流電力を元に電解コンデンサ9に充電が行われ、電解コンデンサ9に電気エネルギーが蓄えられる。
The
ここで簡単に電解コンデンサ9の充電手順を説明する。即ち、充電電圧検出部23により検出される電圧値が第1の所定値V1以下である場合には、制御部20はインバータ駆動部24を介してインバータ部7を動作させ、インバータ部7で交流/直流変換して得た直流の電気エネルギーを電解コンデンサ9に蓄積する。このとき、双方向サイリスタ15はオフ状態とし補充電部10は動作させない。充電電圧検出部23により検出される電圧値が定格電圧Vf(Vf>V1)に達したならば、インバータ部7の動作を停止させ充電動作を停止する。
Here, the charging procedure of the electrolytic capacitor 9 will be briefly described. That is, when the voltage value detected by the charging
インバータ部7のスイッチング素子がオフ状態であっても、定格電圧Vfまで充電された電解コンデンサ9の電気エネルギーは自然放電により徐々に減じる。そこで、自然放電により充電電圧が下がってきてその電圧値が第2の所定値V2(通常V1<V2<Vf)にまで下がると、充電電圧検出部23により検出される電圧値に基づいてこれを認識した制御部20は、補充電駆動部22を介して双方向サイリスタ15を導通させる。すると、トランス14の1次側巻線に交流電流が流れ、2次側巻線の両端に所定の交流電圧が発生する。この電圧は整流用ダイオード16で直流化され、抵抗器18を介して電解コンデンサ9を充電し始める。このときにはインバータ部7は動作させず、補充電部10のみにより電解コンデンサ9の充電電圧は回復し始める。そして、充電電圧検出部23により検出される電圧値が定格電圧Vfに達したならば、補充電部10の動作を停止させ充電動作を停止する。
Even when the switching element of the inverter unit 7 is in the OFF state, the electric energy of the electrolytic capacitor 9 charged to the rated voltage Vf is gradually reduced by natural discharge. Therefore, when the charging voltage decreases due to spontaneous discharge and the voltage value decreases to the second predetermined value V2 (normally V1 <V2 <Vf), this is based on the voltage value detected by the charging
電力供給事業者の電力供給の異常等により商用交流電圧が一時的に低下したり電力供給が一時的に遮断したりすると、入力電圧が正常の範囲を逸脱していると判定され、即ち、異常な電圧低下が生じていると判定され(瞬低が検知され)、制御部20は商用交流電力に代えて補償交流電力の供給を行うように制御を開始する。まず切替駆動部25から駆動電流を第1リレー3及び第2リレー13の励磁コイルに流し始め、第1リレー3をa−c接続状態とし、第2リレー13を閉成状態とするように接点の切替えを図る。これと共に、インバータ駆動部24によりインバータ部7を動作させて、電解コンデンサ9に保持されている電圧を直流/交流変換し出力可能な状態とする。
If the commercial AC voltage temporarily drops or the power supply is temporarily cut off due to an abnormality in the power supply provider's power supply, etc., it is determined that the input voltage is out of the normal range, that is, abnormal It is determined that a significant voltage drop has occurred (a momentary drop is detected), and the
第1リレー3、第2リレー13の接点が切り替わるのに或る程度の切替時間が掛かるが(図2(b)に示す前半の切替中の期間)、この実施例においては、その切替時間は最大でも4m秒程度である。したがって、図2(d)に示すように、最大4m秒程度の期間だけ負荷40へ供給される電力が途切れ、その後、フィルタ11を介して波形整形された補償交流電力が負荷線路4と通して負荷40に供給される。
Although a certain amount of switching time is required for the contacts of the first relay 3 and the
商用交流電源1からの商用交流電力の電圧低下や停電が解消されると、入力電圧検出部21による信号により制御部20は電力の復帰を検知し、補償交流電力に代えて商用交流電力の供給に戻すように制御を遂行する。即ち、まず切替駆動部25から第1リレー3への駆動電流の供給を停止し、第1リレー3がb−c接続状態となるように接点の切替えを図る。一方、第2リレー13への駆動電流の供給は継続し、インバータ部7の動作もそれ以前と同じように継続する。第1リレー3の励磁コイル32への通電が遮断されることで、上述のように該リレー3の可動片30は移動し始め、a−c端子間の接続は切断されるが、未だ第2リレー13は閉成状態であるため、補償交流電力が第2リレー13を通してのみ補償交流電力供給線路5から負荷線路4に供給され、負荷40に与えられる。
When the voltage drop or power failure of the commercial AC power from the commercial AC power supply 1 is resolved, the
制御部20は第1リレー3への通電停止から6m秒が経過した時点で、第2リレー13への駆動電流の供給を停止する(図2(c)参照)。つまり、第2リレー13への通電の停止を第1リレー3への通電停止から6m秒だけ遅延させる。この6m秒という遅延時間tは、第1リレー3がa−c接続状態からb−c接続状態に完全に切り替わるのに要する切替時間t1と、第2リレー13の励磁コイルへの通電が停止されてから実際に接点が開成するまでの遅れ時間t2とに応じて決められ、t+t2<t1である。ここでは、実測等に基づき、切替時間t1を8m秒、遅れ時間t2を1m秒以下と想定し、遅延時間tを6m秒に設定している。切替時間t1に対し遅延時間tが短すぎると負荷40に供給される電力が途切れる時間が長くなり、逆に切替時間t1に対し遅延時間tが長すぎると、負荷線路4に商用交流電力供給線路2と補償交流電力供給線路5とが同時に接続された状態となり、負荷40に正常な電力が供給されなくなる。したがって、こうしたことを考慮して、適切な遅延時間tを決めることが望ましい。
The
なお、第2リレー13が開成すると補償交流電力の供給は不要になるから、第2リレー13の励磁コイルへの通電を停止するとともに、インバータ部7による直流/交流変換動作を停止するようにインバータ駆動部24を制御する。
When the
いま、6m秒の遅延の後に第2リレー13への通電を停止してすぐに該リレー13が開成し、想定通りに第1リレー3への通電停止から8m秒経過後に該リレー3でb−c接続状態に接点が切り替わったとする。この場合、図2(d)に示すように、第2リレー13が開成してから第1リレー3のb−c接続状態が確立されるまでの最大で約2m秒の期間だけ、負荷40に供給される電力が途切れ、その後に商用交流電力の供給が再開されることになる。これに対し、従来のように第2リレー13が設けられていない場合や第2リレー13が設けられていても上記遅延時間がゼロである場合には、図2(e)に示したように、商用電源電圧が復帰した際に負荷40へ供給される電力が途切れる期間は8msとなる。このように、本実施例の瞬時電圧低下保護装置によれば、従来に比べて大幅に電力の途切れ期間を短縮することができることが分かる。
Now, after the energization of the
なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and it is a matter of course that modifications, corrections, and additions may be appropriately made within the scope of the present invention, and included in the scope of the claims of the present application.
例えば、上記実施例はコンデンサに蓄えた電気エネルギーを利用して電力を一時的に代替供給する瞬時電圧低下保護装置について説明したが、本発明は、例えば蓄電池に蓄えた電気エネルギーを利用して、より長時間に亘り電力を代替供給する無停電電源装置一般に適用することができることは明らかである。 For example, the above embodiment has been described with respect to an instantaneous voltage drop protection device that temporarily supplies power by using electric energy stored in a capacitor, but the present invention uses, for example, electric energy stored in a storage battery, It is obvious that the present invention can be generally applied to an uninterruptible power supply that supplies power for a longer time.
1…商用交流電源
2…商用交流電力供給線路
3…第1リレー
30…可動片
31…復帰ばね
32…励磁コイル
4…負荷線路
5…補償交流電力供給線路
6…電流トランス
7…インバータ部
8…蓄電部
9…電解コンデンサ
10…補充電部
11…フィルタ
12…抵抗器
13…第2リレー
20…制御部
21…入力電圧検出部
22…補充電駆動部
23…充電電圧検出部
24…インバータ駆動部
25…切替駆動部
26…出力電圧検出部
27…負荷電流検出部
40…負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial alternating
Claims (2)
a)励磁コイルが非通電状態であるときに前記商用交流電力が供給される商用交流電力供給線路と前記負荷へ電力を出力する負荷線路とを接続し、前記励磁コイルが通電状態であるときに前記補償交流電力が供給される補償交流電力供給線路と前記負荷線路とを接続するように接点を切り替える第1の電磁式リレーと、
b)前記補償交流電力供給線路と前記負荷線路とを接続する又は非接続とするように接点の開閉を行う第2の電磁式リレーと、
c)前記商用交流電源による電圧が低下した状態において、前記第1の電磁式リレーにより前記補償交流電力供給線路と前記負荷線路とが接続されるとともに前記第2の電磁式リレーが閉成された状態であるときに、前記商用交流電源による電圧の回復を検知すると、まず前記第1の電磁式リレーによる接点の切替えを行うように該リレーの励磁コイルへの通電を停止し、それから既定の時間が経過した後に前記第2の電磁式リレーを開成させるように、前記第1及び第2の電磁式リレーの動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする無停電電源装置。 When commercial AC power is supplied from a commercial AC power source, electrical energy is stored in the charging means, and the commercial AC power is output to a load. When the voltage from the commercial AC power supply temporarily decreases, the electrical energy is stored in the charging means. In the uninterruptible power supply that converts the electrical energy into DC / AC and outputs it to the load as compensated AC power instead of the commercial AC power,
a) connecting a commercial AC power supply line to which the commercial AC power is supplied when the excitation coil is in a non-energized state and a load line for outputting power to the load, and when the excitation coil is in an energized state A first electromagnetic relay that switches contacts so as to connect the compensated AC power supply line to which the compensated AC power is supplied and the load line;
b) a second electromagnetic relay that opens and closes a contact so as to connect or disconnect the compensation AC power supply line and the load line;
c) The compensation electromagnetic power supply line and the load line are connected by the first electromagnetic relay and the second electromagnetic relay is closed in a state where the voltage by the commercial AC power supply is reduced. When the voltage recovery by the commercial AC power supply is detected in the state, the energization to the exciting coil of the relay is first stopped so as to switch the contact by the first electromagnetic relay, and then the predetermined time Control means for controlling the operation of the first and second electromagnetic relays so that the second electromagnetic relay is opened after elapse of
An uninterruptible power supply comprising:
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